Неидеальный человек: Почему эволюция оставила нам болезни, ошибки ДНК и уязвимости - Лоуренс Херст

Интересно, что об этой истории напоминает даже название «аскорбиновая кислота». Оно происходит от слова «антискорбутический», то есть противоцинготный — именно такой фактор искали ученые. Хотя химики называют это вещество L-гексуроновой кислотой.

Но почему мы не можем сами производить витамин C? Разве это не изъян нашего организма? Ведь большинство млекопитающих прекрасно синтезируют этот витамин и не нуждаются в том, чтобы он поступал с пищей. Окажись они моряками, им не пришлось бы запасаться апельсинами, лимонами и лаймами (кстати, именно из-за последних британских моряков прозвали «лайми»). Хотите узнать, как именно синтезируется витамин C? Приготовьтесь к россыпи химических терминов: витамин C получается из L-гулонолактона, тот — из L-гулоната, который образуется из D-глюкуроната, а тот, в свою очередь, из уридиндифосфат-глюкуроната. Впрочем, сами названия не так важны. Главное — что каждый этап этого превращения обеспечивает особый белок-фермент, который кодируется определенным геном. Для нас особенно интересен фермент, отвечающий за последний шаг, когда L-гулонолактон превращается в витамин C. Ферменты обычно называют по их функции, и этот не исключение: его полное имя — L-гулонолактоноксидаза, хотя, к счастью, чаще используют сокращение GULO. Так что мы говорим о белке GULO и гене GULO(названия генов по традиции пишутся курсивом).

Любое превращение одного вещества в другое требует энергии — это правило касается и производства белков GULO. Что же произойдет, если вид переключится на диету, богатую готовым витамином C? Если витамина в пище достаточно, может оказаться выгоднее не тратить силы на его производство. По крайней мере, мутация, лишающая организм способности синтезировать витамин C, вряд ли причинит вред. Взять хотя бы фруктоядных листоносов: как понятно из названия, рацион этих летучих мышей богат витамином C, поэтому отбор перестал поддерживать гены, отвечающие за его синтез, и теперь они, как и мы, не производят GULO. Нам остается только одно — получать витамин C с пищей.

И мы, и фруктоядные листоносы в не таком уж далеком прошлом умели синтезировать витамин C. Как мы это узнали? Во-первых, нашими предками были другие млекопитающие, а почти все они (как, впрочем, и большинство других живых существ) способны синтезировать аскорбиновую кислоту. Если посмотреть, как распределяется способность к синтезу витамина C среди млекопитающих и других видов, становится очевидно: гораздо вероятнее, что мы утратили эту способность где-то на пути эволюции, чем что все остальные виды приобрели ее независимо друг от друга.

Чтобы лучше понять эту логику, представьте дерево с множеством ветвей. На верхних ветвях распускаются цветы — и все они красные. А теперь возьмем черенок от нижней ветви, на которой пока нет цветов, и вырастим из него новое дерево. Какого цвета будут цветы? Правильно, красного. Мы можем с уверенностью утверждать это, потому что видим: все ветви наверху дают красные цветы, а значит, клетки у основания дерева должны нести ту же генетическую информацию.

А теперь представьте, что все цветы на дереве красные, кроме одной-единственной белой ветки где-то наверху. Если мы снова возьмем черенок от основания дерева, какого цвета будут цветы? Скорее всего, красного. Почему? Гораздо вероятнее, что изначально дерево несло генетическую информацию о красных цветах, а потом на одной ветке случилась мутация, из-за которой цветы стали белыми. Альтернативный сценарий — что в основании дерева была заложена информация о белых цветах, но потом множество раз независимо происходили мутации, превращавшие их в красные, — выглядит куда менее правдоподобным. Все дело в том, какой путь развития событий вероятнее.

Точно так же мы пытаемся восстановить облик наших предков. История развития видов очень напоминает ветвящееся дерево — неслучайно мы называем такие схемы филогенетическими деревьями. Зная, как выглядят современные виды на концах ветвей (словно цветы разного цвета), мы можем определить наиболее вероятное состояние признака в каждой точке ветвления. Этот метод называется реконструкцией предкового состояния.

В животном мире есть несколько странных исключений — виды, которые не могут сами производить витамин C и должны получать его с пищей. Это фруктоядные листоносы, морские свинки и некоторые наши родственники-приматы. Если мы заглянем в наше прошлое, то где-то там обнаружим вымершего предка-примата, который — как и все его предшественники — почти наверняка умел синтезировать аскорбиновую кислоту. Судя по всему, способность производить витамин C мы потеряли во времена, когда жил наш общий с лемурами предок.

Второе доказательство того, что наши далекие предки могли синтезировать витамин C, сохранилось в нашей ДНК. Хотя у нас нет рабочей версии гена GULO, в геноме сохранилась его «мертвая» копия. У млекопитающих с работающим GULO (а таких большинство) этот ген состоит из 12 экзонов. У нас и наших ближайших родственников-приматов более-менее уцелели экзоны 4, 7, 9, 10 и 12, а остальные либо вообще исчезли, либо сохранились лишь в виде фрагментов. Такие «мертвые» гены называют особым термином — псевдогены, то есть ложные гены.

Как и следовало ожидать, все виды, у которых обнаружен псевдоген GULO, питаются пищей, богатой витамином C. Гориллы, например, получают 20–30 миллиграммов на килограмм веса в день, ревуны — около 88 миллиграммов, а паукообразные обезьяны — целых 106 миллиграммов. Для сравнения, человеку рекомендуется потреблять всего один миллиграмм на килограмм веса ежедневно. Любопытно, что среди птиц есть виды, которые и сами синтезируют витамин C, и получают его в избытке с пищей, но вот обратной ситуации не бывает: не найдено ни одного вида с неработающим GULO, который употреблял бы пищу, бедную витамином C.

Итак, все факты указывают на то, что когда-то наши предки умели синтезировать витамин C. Мы даже понимаем, почему смена диеты могла привести к утрате этой способности. Но заметьте: когда эволюция «решала», сохранить или отбросить способность синтезировать витамин C, она никак не могла учитывать потребности британских моряков XIX века (как бы странно это ни звучало). Естественный отбор, действовавший несколько миллионов лет назад, на такое не способен. Он не мог рассуждать так: «Через несколько миллионов лет люди, которые пока даже не появились, захотят плавать по морям, и у них не будет достаточно фруктов, поэтому лучше бы сохранить способность синтезировать витамин C». В отличие от естественного отбора, я могу взять с собой плащ, если ожидается дождь, пусть даже сейчас светит солнце. Отбор же работает только с тем, что есть здесь и сейчас. У эволюции нет ни генерального плана, ни заранее намеченной цели.

Один за всех и все… хотя нет, не совсем так

Если кажется очевидным, что эволюция неспособна заглядывать в будущее, то некоторые другие ее особенности